La perméation face aux terres polluées

permeation des sols pollués

 

 

 

 

 

 

 

Les canalisations en polyéthylène sont souvent critiquées pour leur perméation aux hydrocarbures. Est-ce une réalité ?

La perméation désigne le phénomène par lequel les substances chimiques dans les sols environnants peuvent traverser les parois des canalisations enterrées ou des composants de canalisations tels que les joints d‘étanchéité.

Elle est influencée par de nombreux facteurs, comme la structure du matériau, son interaction avec le perméat, son épaisseur, la taille de la molécule étrangère, la température.

Le temps de latence (TL), défini par le temps entre le premier contact de la canalisation avec le contaminant et la diffusion en régime stationnaire est défini par l’équation (issue du modèle de diffusion de Fick) :

TL = d2/ (6xD)

Où       d est l’épaisseur du tube (m)

            D est le coefficient de diffusion (m2/jour)

            TL est le temps de latence (jour)

Ces temps peuvent être très longs.

Grâce aux caractéristiques du matériau, les réseaux de tubes en PE100, soudés (absence de joints) présentent une excellente résistance à la perméation face à la majorité des produits chimiques recensés.

L’installation exceptionnelle d’un système de canalisation, quel qu’il soit (PE100, fonte à emboiture, PVC à emboiture, etc…), dans un sol fortement pollué par des solvants hydrocarbonés par exemple, nécessite une attention particulière.

Les réseaux réalisés avec des matériaux dit « barrière », comme la fonte ductile ou le PVC, ne sont pas protégés face aux risques de perméation dans le cas d’une pose en zone contaminée ou même dans le cas de déversement accidentel de produits chimiques au droit de la canalisation.

En effet, dans les sols fortement contaminés par des solvants hydrocarbonés, la perméation peut également se produire à travers les joints d’étanchéité en élastomère qui sont largement utilisés avec tous les types de matériaux. Des tests effectués par le Battelle Research Institute (*), où les systèmes de canalisations ont été testés dans des conditions sévères de sol fortement saturé de contaminants qui pourrait imprégner les plastiques, ont indiqué que la perméation se produira plus rapidement à travers les joints d’étanchéité. Dans la vie réelle, bien sûr, le degré de perméation, le cas échéant, dépendrait de la gravité de la contamination du sol, du type de contaminant et de la composition du sol lui-même. Heureusement, la contamination environnementale grave des sols est rare et facilement identifiable.

Pour compléter la compréhension parfaite de la perméation, le Plastics Pipe Institute (PPI), aux USA, a réalisé une étude avec l’aide de l’Université Purdue d’Indianapolis (IUPUI) sur l’évaluation et le calcul de la perméation du BTEX (Benzène, Toluène, Éthylbenzène et Xylènes) dans les canalisations en polyéthylène. Le rapport a été publié à l’été 2012 (**). Lors de travaux précédents, l’étude « Impact of Hydrocarbons on PE/PVC Pipes and Pipe Gaskets (***), a établi des coefficients de diffusion et les taux de perméation pour plusieurs composants aromatiques de l’essence (à savoir le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les xylènes) sur un diamètre de 1’’x 0,146’’ (DN25x3,5) dans diverses conditions de laboratoire semblables au précédent travail de Battelle. Le travail soutenu par le PPI a consisté, lui, à fournir une méthodologie étape par étape pour estimer mathématiquement les quantités de BTEX qui peuvent s’imprégner dans une canalisation polyéthylène dans une grande variété de conditions de service et de variables de conception comme la concentration en vrac de BTEX dans le sol, la température du sol, la saturation des eaux souterraines, la vitesse d’écoulement, la stagnation de l’eau, l’épaisseur des canalisations et les caractéristiques du sol. Les exemples de calculs fournis dans le rapport de l’IUPUI montrent « que la présence d’une contamination BTEX dans le sol le long d’une conduite d’eau en polyéthylène ne signifie pas nécessairement que l’eau potable dans le tuyau dépassera les limites réglementaires ». Cette recherche appuyée et financée par le PPI est la plus détaillée à ce jour. Elle est disponible gratuitement sur le site Web du PPI.

En plus du rapport de l’IUPUI, PPI a commenté les travaux antérieurs d’ONG.

L’installation d’une canalisation dans un sol fortement pollué ou à fort risque de pollution nécessite donc de prendre des mesures de protection spécifiques quelque que soit la nature du matériau utilisé.

Notre recommandation est avant tout de procéder à la décontamination du sol. En cas d’impossibilité ou de risque fort de pollution, il est possible d’utiliser des systèmes de canalisation polyéthylène (tube et raccord) à couche barrière, spécialement conçu pour la pose en zone contaminée ou d’utiliser des fourreaux de protection métalliques soudés.

(*) « Phase One Report on Evaluation of the Permeation of Organic Solvents through Gasketed Jointed and unjointed Polyvinyl Chloride, Asbestos/Cement and Ductile Iron Water Pipes, » Cassady, Cole, Bishop and Pfau, Battelle Laboratories – October 1983

(**) “Assessment and Calculation of BTEX Permeation through HDPE Water Pipe, Final Report”, Koo, D. H. (2012). Available on the following website; http://www.plasticpipe.org/pdf/permeation-report.pdf.

(***) “Impact of Hydrocarbons on PE/PVC Pipes and Pipe Gaskets,” Ong, S. K., Gaunt, J. A., Mao, F., and Cheng C. L. American Water Works Association Research Foundation, (2008).

MPS

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